Modélisation des phénomènes microstructuraux a sein d’un composite unidirectionnel carbone/epoxy et prédiction de durée de vie : contrôle et qualification de réservoirs bobinés

par Sébastien Blassiau

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Anthony Roland Bunsell.

Soutenue en 2005

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    Le choix des composites unidirectionnels carbone/époxy a été adopté pour entrer dans la conception des réservoirs de stockage de gaz sous haute pression, carburant plus propre que ceux provenant des produits de raffinerie en terme d’émissions de gaz polluants. Toutefois, l’utilisation des matériaux composites étant récente et malgré l’effort de recherche entrepris, leur tenue à long terme soulève de nombreuses questions tant fondamentales que technologiques. La technique de l’émission acoustique s’est avérée très tôt comme un moyen prometteur de détection des endommagements au sein des matériaux composites. Cette étude se proposed’apporter les moyens théoriques nécessaires pour développer et appliquer une méthode de contrôle et de qualification de réservoirs composites bobinés carbone/époxy par la méthode de l’émission acoustique. A la lumière des techniques d’homogénéisation et des calculs multiéchelles sur composites rendus possibles par l’accroissement de la puissance des calculateurs, et à l’aide de tout ce savoir passé, nous proposons de montrer toute la pertinence d’une technique expérimentale basée sur l’émission acoustique pour réaliser l’expertise en cours d’utilisation d’une structure en composite unidirectionnel. Plus précisément, après avoir établi l’émission acoustique comme moyen expérimental d’expertise et de qualification de réservoirs à gaz haute pression en composite utilisés sur les bus, nous allons valider cette méthode. Pour ce faire, nous allons modéliser les mécanismes à l’origine de l’accumulation de ruptures de fibres à l’échelle des constituants (échelle qui distingue la fibre de la matrice) pour reconstruire la courbe d’émission acoustique des événements (ruptures de fibres) à l’aide d’un calcul multiéchelle effectué sur la structureindustrielle. Ensuite, nous proposerons une méthode de contrôle et de qualification. L’objectif industriel visé aufinal est l’industrialisation de ce protocole permettant de quantifier l’endommagement accumulé au cours del’utilisation et dès lors de prédire la période acceptable de service du réservoir avant l’arrêt de son utilisation.

  • Titre traduit

    Modelling of microstructural phenomena in unidirectional carbone/epoxy and the prediction of lifetime : testing and control of filament wound pressure vessels


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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 1873 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 92 réf.

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  • Cote : 2005ENMP1304
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